随着科技和工业领域的发展,交通、航天、新能源等各个领域对中大功率、小型化、高效、可应用于高温环境下变流器的需求不断增加。而以Si C MOSFET为代表的新型宽禁带半导体器件凭借低损耗、高开关速度、耐高温等优点获得研究人员的青睐。但受限于生产技术,现阶段新型半导体器件耐压有限,传统两电平拓扑不能满足耐压等要求。本文基于Si C MOSFET功率模块进行其在三电平逆变器的应用研究。首先,对本文所使用的Si C MOSFET模块的工作原理、动静态特性及损耗进行分析测试。详细描述了器件的输出特性、转移特性、通态电阻、第三象限工作特性等,并通过双脉冲实验测试器件的开关特性和开关损耗,根据测试结果分析器件的导通、关断过程特性,依据开关损耗结果拟合开关损耗模型。为后续驱动电路设计、逆变器散热设计、确定安全工作范围等打下基础。其次,详细阐述三电平拓扑中传统NTV及虚拟空间矢量调制策略扇区判断、作用时间及开关状态顺序选择的实现方法。针对箝位型三电平拓扑存在的中点电位波动问题的原因进行分析,并通过引入中点电位平衡系数加以控制。对比分析NTV与VSVPWM的调制效果及对中点电压的平衡能力,验证了基于VSVPWM的中点电压控制方法的有效性和优势。最后,设计基于Si C MOSFET模块的三电平逆变器关键部件,如低感叠层母排、散热设计、驱动设计等。低感母排对中大功率三电平逆变器至关重要,其特性关乎逆变器能否安全工作、关乎逆变器性能。现阶段暂无基于Si C器件的三电平单相模块,通过Si C半桥模块搭建三电平逆变器使用的功率器件数目较大、换流回路较多,需要通过合理划分器件减少连接点以减少回路寄生电感考虑。此外,直流稳压电容、驱动插接位置预留、吸收电容等器件排布以及散热设计等结构问题也需多加注意。最终设计了一款长、短换流回路杂散电感分别为72.3n H、24.5n H的叠层母排。良好的散热设计依赖精确的损耗计算,根据Si C MOSFET特性详细推导了在SPWM调制方式下三电平拓扑中器件的通态损耗公式,结合第二章中拟合所得开关损耗模型,计算器件的总损耗。依据计算结果进行散热系统设计,并在Icepak中进行仿真验证。驱动电路能够实现Si C MOSFET模块的可靠驱动及快速短路保护。综合以上硬件设计,搭建实验平台并进行实验测试,验证了设计的合理性和优越性。该论文有图61幅,表12个,参考文献86篇。